东北大豆优异种质评价及基因资源挖掘与应用

【作者】 赵雪； 吴德鹏； 张婵娟； 井妍； 隋美楠； 战宇航； 滕卫丽； 李海燕； 李文滨； 韩英鹏；

【机构】 东北农业大学大豆研究所/大豆生物学教育部重点实验室/农业部东北大豆生物学与遗传育种重点实验室；

【摘要】 【研究背景】大豆作为世界性作物,是优质植物油和蛋白的主要来源。我国大豆单产水平低下,严重限制了国内大豆的市场竞争力;随着我国经济的发展和人们生活水平的提高,大豆新品种的培育方向不仅在产量潜力的挖掘上,同时对大豆品质的要求更加多元化。东北地区作为中国大豆的主产区,拥有最大的大豆种植面积,东北大豆的产量和品质的遗传改良任重而道远。【材料与方法】收集东北地区代表性大豆种质资源,一方面建立关联群体和育种系谱群体,另一方面利用优异亲本配置杂交组合构建重组自交系群体,对类群体进行33个重要性状的表型数据收集,结合子粒代谢组与转录组数据、全基因组关联分析,连锁分析和IBD分析,挖掘与大豆重要育种目标性状相关的基因组区段和候选基因,分析优异大豆种质资源的基因组形成与演化规律,克隆并验证候选基因生物学功能。【结果与分析】解析控制33个大豆重要性状的确定了254个单核苷酸多态性位点(SNPs);结合IBD区段和选择印记分析,发现大豆品种合丰25的百粒重、荚粒数和株型相关性状在系谱内受到人工选择并传递给衍生品种,并筛选到控制大豆百粒重的候选基因Gm TST2.3.1;利用高世代回交群体精细定位控制大豆种子异黄酮含量的位点qISO8-1和qISO19-1;图位克隆Gm TST2.3.1、GmMPK1和GmMT1。过表达GmTST2.3.1显著提高大豆生物量和粒重,过表达GmMPK1和GmMT1基因可显著提高大豆毛状根和大豆种子中异黄酮的含量,三个基因均可提高大豆对生物及非生物逆境的抵抗能力。【结论】本研究所获得的大豆优异种质、优异等位变异及基因资源为大豆分子育种奠定理论基础。更多还原